| 研究課題/領域番号 |
19K06957
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| 研究機関 | 大阪市立大学 |
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研究代表者 |
松本 英之 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 助教 (50511383)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 適応行動 / 報酬系 / ドーパミン / 神経細胞 / 神経回路 / 電気生理学 / 光遺伝学 |
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| 研究実績の概要 |
生物が生き残る上で環境に柔軟に適応する能力は重要である。脳の神経回路は、どのような情報処理を通して、環境に応じた適切な行動の選択を実現させるのだろうか？本研究では、シナプス可塑性や神経活動の修飾を通して学習や意欲を制御すると予想されるドーパミン神経系に着目し、精密にコントロールされた行動課題、大規模な単一細胞活動同時計測技術、光遺伝学を用いた神経活動操作技術を用いて、この神経回路メカニズムの解明に取り組んだ。まず、報酬最大化を目指す動物の性質を利用して、動物が環境に柔軟に適応する過程を調べられる行動課題を考案した。行動選択の結果得られる報酬量を試行ブロック単位で変化させることで、動物の行動開始の意欲や選択行動について、異なる時間スケールで適応的に変化させることが可能になった。次に、電気生理学的手法を用いて、中脳ドーパミン神経起始核における細胞活動を大規模に同時計測し、動物が環境に柔軟に適応する過程の情報処理を検証した。従来の電気生理学的手法では記録された細胞の種類を同定することが難しいため、光遺伝学的手法を組み合わせた細胞種タギング技術を用いることで、同時に多数活動計測される細胞の中からドーパミン神経細胞の活動を特異的に同定した。その結果、学習の過程や意欲が増減する過程において、ドーパミン細胞は多様性を示すことがわかった。この細胞多様性が神経投射別に分類される可能性を調べるため、光遺伝学的にドーパミン細胞の投射先を同定する技術を開発し、本研究に適用した結果、腹側線条体へのドーパミン神経投射パターンによって応答多様性が分類できることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
環境に応じた柔軟な行動を可能にする中脳ドーパミン神経回路の役割を検討するため、(1)新規の行動課題を考案し、(2)電気生理学と光遺伝学を融合した細胞活動の大規模同時計測技術とドーパミン細胞種同定技術を開発し、(3)記録細胞を投射先別に分類できる技術を開発し、(4)これらの技術を組み合わせて、柔軟な行動の制御とドーパミン細胞の多様性との対応関係を新規に見出した。既に必要なデータを取得し、原著論文にまとめている段階にあることから、概ね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究から、自由行動環境下において、環境に適応する過程におけるドーパミン細胞の応答多様性とその神経軸索投射パターンに関連があることが見出された。今後はこの発見を解剖学・分子生物学的手法を用いて詳細に検討するため、各種ウィルスを用いて腹側線条体の特定の領域に投射するドーパミン神経を特異的かつ逆行性に標識する実験を検討する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルス感染症の影響により、オンサイトの学会・シンポジウム等の開催が中止・延期されたため。また、補助事業の目的をより精緻に達成するための研究の実施（学会参加、論文投稿）のため。
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